张倩

摘 要：随着科学技术的不断发展，越来越多的先进技术被应用到电力系统当中，行波测距技术就是其中一个。行波测距就有较多的优势，如较快的定位速度、十分精确的测距等，目前在高压输电线路中主要应用该技术。首先，本文详细的分析了行波测距的方法，主要有单端测距法、双端测距法、三端测距法以及广域网络信息的行波测距法。然后对行波提取及波速的确定进行了分析，最后对电力系统行波测距的发展进行了详细分析。

关键词：电力系统;行波测距;方法;发展

在电力系统中，对输电线路故障进行准确快速的寻找可以有效的降低工作人员的巡线压力与负担，并且修复故障的时间也进一步缩小，可以进一步提高电力系统供电的安全性、可靠性，减少停电发生的故障，降低停电带来的损失。行波法是一种新型故障测距技术，与传统的故障测距技术相比，其具有较多的优势，如受到较少的线路负荷、系统参数、系统运行方式以及过渡电阻的影响，具有较好的发展空间与发展前景。利用初始行波和测量端接收到故障点反射波的时间差，与行波波速进行有效的结合，从而对故障的距离进行确定，这就是行波测距法的基本原理。行波测距法具有较快的定位速度、十分精确的测距以及较广的使用范围等特点，从而在电力系统中的应用日益广泛。

1 行波测距的方法

1.1 单端测距法

当电力系统发生故障的时候，因为初始行波没有相同的来源，因此测距原理具有A型、C型、E型、F型四个类型。如果初始行波的来源点是故障点，那么就是A型;利用脉冲反射，对脉冲到达故障点并反射回测距装置所使用的时间对故障距离进行测量的原理是C型;對线路故障发生以后自动重合闸暂时所产生的行波进行利用，通过其在故障点与测距装置之间的传播对故障距离进行确定的原理是E型;在发生故障的时候，断路器会发生跳闸，从而有暂态行波产生，根据此波对故障点距进行测量的原理就是F型[1]。如果在输电线路中发生故障，那么要对A型、C型、F型进行应用。不管是重合闸所产生的暂态行波还是断路器跳闸所产生的暂态行波，对其计算的方法全部都是暂态行波行驶速度乘以两点之间运行速度的积[2]。因此，下述以A型为例，对行波测距的计算方法与原理进行介绍。

根据测距装置对不同行波的识别，可以将单端测距法A型分为三类：（1）标准模式。对故障电流在测量点的时间与反射时间进行计算，然后再乘上波速，从而计算出故障距离;（2）拓展模式。对测量点故障电力的经过时间进行计算，对端母线故障电流经过并反射，再流经故障点然后测量点接收到其透射的时间差，再乘上波速，从而计算出故障距离;（3）综合模式。与标准模式、拓展模式的不同点在于，前两个模式对第一个反向行波进行采用，而综合模式对第二个反向行波进行采用，然后对故障距离进行确定。

单端法就是仅仅在线路的一端对数据进行测取（图1为其原理），测量公式如下：

在上述公式中，表示的是线摸速度;表示的是零摸速度;表示的是测量点M接收到线摸的时间;表示的是测量点M接收到零摸的时间;表示的是测量点M接收到初始波、经过故障F点反射以后到达测量点M的时间差。

1.2 双端测距法

双端测距法就是对第一个初始行波进行利用，然后通过到达两端的时间差对故障距离进行测量，以下是其测距公式：

双端测距法仅需要对故障点初始行波到测量两端的时间进行检测确保其准确性就可以完成对故障点的定位，不需要对反射波进行识别与分析，具有较高的距离测量可靠性。和单端测距法相比，双端测距法也存在不确定的行波波速对测定结果有较大影响的稳定，同时还包括线路长度的影响，但是在科学技术不断进步，对行波测量法不断深入研究的情况下，行波波速和线路长度对测定结果的影响越来越小，目前对双端测距法有影响的就是线路两端时钟对时因素。

目前所使用的双端测距法基本上都利用GPS技术对线路两端时钟同步进行实现，在利用GPS基础上的时针同步输出，可以进一步精准线路两端装置的同步时间，并且同步精度可以达到1，这样对故障距离定位时所产生的误差在150m之内，对故障测距精准度的要求完全满足。虽然目前在行波测距形态中GPS属于较好的时钟同步单元，但是其也存在一定授时不稳定的缺陷。因此，在对GPS秒脉冲进行修正的时候可以对GPS高精度时钟的误差修正法进行采用，动态平均秒脉冲间的技术值，估计秒脉冲误差，从而使得GPS的误差得到有效降低，确保信号稳定的输出[3]。

2 行波提取及波速的确定

2.1 行波信号的获取

互感器有两个类型，电容式和电磁式，与普通的互感器相比，电容式互感器对高频率的信号不能有效传送，而电磁式互感器则可以完成传输，因此，当前测控设备中主要对电磁式互感式进行使用。

在当前科学技术不断发展的背景下，数字化变电站越来越多，从而电子式互感器也随之而产生。但是目前电子式互感器测量暂态信号的研究还不成熟，其主要是在电压和电流的测量与计量以及电力保护系统中应用。在文献[4]中，电子式互感器对数据进行采集，并经过采用以后，在IEC 61850的基础上进行传送，然后设计出可以在波形传送中应用的ECT，并且对相关数字化系统模型进行建立，这样电子式互感器就可以和其他店址设备进行集成与操作。

2.2 行波特性分析及波速的确定

暂态行波分量在各个频段都有暂态行波分量，各个阶段的暂态行波分量频率的不同也导致它们的行波速度、衰减常数各不相同、在故障发生的情况下一定会有故障相产生，可以对其经常划分，分别是线摸分量、零摸分量，大量研究发展，线路分量和零摸分量相比较，线路分量受到的影响较小，因此在行波测距中，主要应用线路分量。

在确定行波波速的时候，其难点就是行波存在频散现象。线路分布参数直接决定行波波速，并且大地电阻率对行波波速也有一定的影响。目前计算行波波速常用的方法有：对别人测量出的波速进行查找与参考，从而对行波波速进行计算;结合线路常规分布参数对行波波速进行计算;对线路波速进行自动测量;当线路产生故障以后，可以对行波波速进行在线测量。

3 消除波速影响的故障测距法

3.1 单端法

对行波前三个波头到达测量段的时刻进行利用，然后再加上故障点发生的位置，对故障距离进行测量，以下是测距公式：

在公式中：代表是的行波从故障点第一次到达M端的时刻;代表是的行波从故障点第一次到达N端的时刻;代表是的对端母线反射波经过故障点以后透射到本端的时刻。

线路弧垂对单端法没有影响，在理论上具有较高的计算精度，但是要注意，在特殊情况下，波形混叠现象有可能会出现，或者是对故障点反射波、对端母线反射波难以同时检测到，因此单端法的计算可靠性低于单端测距法，但是可以当做是对单端测距法的补充。

3.2 双端法

通过对初始行波线摸波速、零摸波速的使用对波速影响进行消除，以下是其测距公式：

在公式中，，，。

该方法对线路参数不同、雷击对电晕的冲击等因素对测距准确性的影响可以有效消除。但是因为对零摸分量进行了使用，所以频散、零摸衰减快的问题依旧存在，并给还要具有双端数据交换通道、同步对时设备，在实际中没有较多的应用。

4 电力系统行波测距的展望

行波测距是一种新型的定位技术和计算方法，并且因为具有简单的原理、精确的测距度，在电力行业中一直是热门研究对象。对现代行波测距方法进行研究和分析发现，目前还存在以下方法需要解决：第一，反射波的自动识别问题;第二，对时的行波测距装置在IEEE1588的基础上的研究;第三，对电子式互感器的成熟研究;第四，如何有效的控制波速误差以及波速准确性;第五，不同波头的检查方法之间如何进行有效的配合，如何将行波测距有效的结合起来等。

未来对行波侧库研究过程中，具有较大的研究空间，以下是其研究方向：第一，研究出对故障进行自动识别并且使用行波对其位置进行定位的算法;第二，研制出可以对行波暂态信号有效获取的电子式互感器;第三，研究出在IEC61850基础上对IEEE1588采用的對时的行波测距装置;第四，在行波理论测量算法的基础上新的研究，以及行波和新技术的有效结合及应用等。

5 结束语

随着社会经济的快速发展，对电力的需求日益提高，确保电力系统供电的安全性与稳定性十分重要。而在科学技术不断发展的背景下，行波测距是一种新的对故障进行定位的技术，该技术具有简单的操作，并且与传统的测距技术相比具有较高的测距精准度。现代行波测距具有单端测距法、双端测距法以及三端测距法三种方法，行波测距技术可以快速准确的对故障进行定位，同时检修与维护也十分便捷，给电力系统运行的安全性、可靠性以及高效性提供保障。

参考文献：

[1]慕容建辉.浅析行波测距技术在500kV输电线路上的运用[J]. 科技经济市场，2015（01）：18-19.

[2]李聪聪.交流输电线路双端行波测距方法研究[D].山东大学， 2017.

[3]彭小青，吕朦.电力系统中故障测距方法综述[J].科技广场， 2016（07）：53-56.

[4]董义华.基于电子式互感器的智能行波测距系统[D].济南：山东大学，2013.